Assurer la durabilité des système viticoles confrontés à l’élévation de la T°

Les performances quantitatives et qualitatives de la viticulture dépendent beaucoup du climat. Au delà d’un seuil, les fortes T° pénalisent l’assimilation du carbone et limitent le rendement en diminuant le nombre de fleurs par inflorescences. Au niveau du fruit, l’élévation de la T° conduit à une augmentation du sucre au détriment des acides organiques et des métabolites secondaires, ce qui conduit à des vins riches en alcool et déséquilibrés. Sur le long terme, l’amélioration génétique est la seule stratégie qui permettra d’adapter les systèmes de production viticoles aux changements climatiques annoncés. Malheureusement, la méconnaissance des mécanismes adaptatifs de la vigne vis-à-vis de la T°, tant les plans physiologiques que génétiques, grève la sélection de variétés adaptées.

L’objectif de DURAVITIS etait de : 

1) Caractériser l’impact de l’augmentation de T° de la plante entière ou du fruit seul, sur le développement et le fonctionnement de la vigne (organogenèse, variation de biomasse, métabolisme et transcriptomique du raisin), 

2) Identifier des mécanismes développementaux (évolution de la balance C) et moléculaires (transcription) régulant la réponse des systèmes végétatifs et reproducteurs à la contrainte thermique, 

3) Développer des populations de microvignes pour cartographier des QTLs de développement et étudier leur stabilité vis à vis de la fluctuation thermique.

> Caractériser la réponse de la vigne à l’élévation de la température selon une approche multidisciplinaire (écophysiologie, physiologie, transcriptomique, protéomique, génétique)  et développer des outils pour la sélection

L’originalité du projet réside dans l’utilisation de 2 modèles expérimentaux qui permettent de s’affranchir des difficultés méthodologiques rencontrées sur les espèces pérennes fruitières.  Ainsi, les stress « plante entière » ont été appliqués sur la microvigne, qui présente une stature naine et une fructification continue. Les contraintes localisées (grappe) ont été appliquées sur des boutures fructifères. Ces deux modèles permettent de piloter les facteurs abiotiques avec la précision requise, à un coût raisonnable. Ce projet intégratif repose sur une collaboration multi-disciplinaire associant écophysiologistes, physiologistes moléculaires et généticiens. L’hypothèse de départ est que la combinaison d’outils de génomiques haut-débit avec le développement d'approches éco-physiologiques innovantes (boutures fructifères, microvignes) permettra de disséquer les mécanismes physiologiques et moléculaires de la réponse adaptative de la vigne aux fortes températures, et facilitera l’approche génétique de la tolérance vis-à-vis de la température.

Les recherches ont révélé le rôle central de balance carbonée dans l’adaptation de la vigne à la contrainte thermique avec des effets sur la répartition de la biomasse au sein de la plante et sur les métabolismes primaires (sucres, acides organiques) et secondaires (composés phénoliques) du raisin. Les signatures transcriptomiques et protéomiques diurnes et nocturnes de la contrainte thermique dans les baies ont été identifiées. De nouveaux outils ont été développés : i) des cadres d’analyse phénotypiques de la microvigne pour des études plante x facteur thermique, ii) des QTLs de développement stables vis-à-vis de la T° et iv) des méthodologies expérimentales performantes (RNAseq, dosage proline, sauvetage d’embryons). 

Les résultats acquis au cours de DURAVITIS  ont été valorisés sous forme de 10 publications dans des revues internationales à comité de lecture, 21 communications dans des congrès nationaux et internationaux et 4 articles ou ouvrages de vulgarisation. Le programme a servi d’appui à la formation de 6 doctorants, dont 4 thèses soutenues à la fin du contrat et 7 stages de master.

Fig. 1 – Développement du raisin de long de la tige de la microvigne, un des deux modèles végétaux mis en œuvre dans le programme DURAVITIS.

Le programme DURAVITIS (1/1/2011 au 30/6/2015) a associé l’UMR EGFV de Bordeaux avec les UMR SPO, AGAP et LEPSE de Montpellier sous la coordination de Montpellier SupAgro. Ce programme a bénéficié d’un support de l’ANR de 553 k€ pour un coût global de 3 400 k€. Le support de l’ANR a donc permis de bénéficier d’un fort effet levier auprès de bailleurs comme l’interprofession, la fondation Poupelain, divers programme d’aides à la mobilité de jeunes chercheurs comme PhD Eurasia (Thaïlande), CNPq (Brésil), Gouv. Syrie, ainsi que l’INRA et Montpellier SupAgro pour un support additionnel de 671 k€. Les avancées méthodologiques et conceptuelles du programme Duravitis ont permis de répondre à divers appels d’offre nationaux (CIVB, Agropolis SAFE Flagship) ou européens (H2020 GRAPExT), et d’aboutir à un nouveau projet (VDQA-Synchro Meta1/2) financé sur la période 2015-2021 par l’interprofession CIBV et l'institut Agro - Montpellier SupAgro.